LeetCode 367. Valid Perfect Square

Posted 2020-11-06 AlvinZH

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LeetCode 367. Valid Perfect Square

题目解析

判断一个正数是否是完全平方数，不可使用sqrt函数。

解题思路

这是一道简单题，但是却挺有思考价值的。本题有很多种解法，思路各异，可以都看看。

无数种解法

解法一

数学里有一个概念叫做等差数列，完全平方数恰好是奇数等差数列之和。1+3+5+...+(2n-1)=(1+2n-1)n/2=n^2。既然有了这个，那就好办了，从小到大依次减去奇数，最后判断是否等于0即可。时间复杂度为 \\(O(sqrt(n))\\)。参考代码如下：

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        int x = 1;
        while (num > 0) {
            num -= x;
            x += 2;
        }
        return num == 0;
    }
};

解法二

从1搜索到sqrt(num)，时间复杂度为 \\(O(sqrt(n))\\)。参考代码如下：

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        for (int i = 1; i <= num / i; ++i) {
            if (i * i == num) return true;
        }
        return false;
    }
};

解法三

其实就是搜索一个数，自然可以想到二分法。时间复杂度 \\(O(lg(n))\\)。参考代码如下：

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        long left = 0, right = num;
        while (left <= right) {
            long mid = left + (right - left) / 2, t = mid * mid;
            if (t == num) return true;
            else if (t < num) left = mid + 1;
            else right = mid - 1;
        }
        return false;
    }
};

解法四

万恶的算法，竟然还有一个 \\(O(1)\\) 的解法，不过很难弄懂。参考链接：O(1) time c++ solution inspired by Q_rsqrt。想弄懂的还可以参考一下这个概念： Fast Inverse Square Root。

代码大概是这个样子的，学不来学不来：

class Solution {
public:
    bool isPerfectSquare(int num) {
        if (num < 0) return false;
        int root = floorSqrt(num);
        return root * root == num;
    }

    int32_t floorSqrt(int32_t x) {
        double y=x; int64_t i=0x5fe6eb50c7b537a9;
        y = *(double*)&(i = i-(*(int64_t*)&y)/2);
        y = y * (3 - x * y * y) * 0.5;
        y = y * (3 - x * y * y) * 0.5;
        i = x * y + 1; return i - (i * i > x);
    }
};

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